基于含水层调蓄能力的地下水可开采量评价 ——以三江平原853灌区为例

作     者：马偲尧 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜新强

授予年度：2024年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：含水层调蓄能力 三江平原 地下水数值模拟 地下水可开采量 

摘      要：随着水资源供需矛盾的持续加剧,地下水过度开采、地下水位持续下降等问题也日益突出,人们通常通过人工干预地下水补给、径流和排泄过程对地下水进行调控。但含水层本身具有的天然调蓄能力在调节地下水补给、排泄量以及控制地下水位方面也起到重要作用。因此,科学理解和认识含水层自身的调蓄能力,以此为基础设计开采方案并评价地下水可开量,对于充分利用含水层实现“以丰补欠、多年平衡的水资源可持续开发利用目标具有重要意义。 本次工作在前人对含水层调蓄能力相关研究的基础上,总结归纳其相关概念,利用各补给、排泄量的变化对含水层调蓄能力进行表达。在此基础上,以三江平原853灌区为例,利用地下水流数值模拟分析研究区含水层单项最大调蓄能力以及综合调蓄能力,为研究区地下水最大可开采量的确定提供参考。得到主要结论如下: （1）含水层调蓄能力,是指含水层为维持自身储存的水量和水位稳定所体现出的平衡调节能力,即在含水层对地下水补给和排泄所引起地下水储量变化的缓冲能力。 （2）含水层调蓄能力,可划分为单项调蓄能力以及综合调蓄能力。其中,单项调蓄能力是指含水层对包括大气降水入渗、河流入渗、灌溉回渗、侧向径流补给等补给项以及泄流、蒸发、侧向径流排泄等排泄项变化所分别呈现的平衡调节能力,可利用含水层对各源、汇项变化的响应对其调蓄能力进行表达。当某一源汇项的变化速率发生转折时,对应的含水层单项调蓄能力达到最大。含水层综合调蓄能力则是含水层同时应对多个源汇项变化时所体现出的平衡调节能力,它是地下水补、径、排过程相互作用的结果,并非单项调蓄能力的累加。 （3）含水层最大的综合调蓄能力可作为地下水可开采量评价的依据,并通过分析各补给或排泄量与开采量变化关系曲线进行确定。利用地下水流数值模型,对研究区未来约30年内（2019年10月1日～2050年12月31日）不同开采量条件下的地下水位及源汇项分析,发现当地下水开采量为现状开采量的0.4倍时,已达到含水层综合调蓄能力的最大值。 （4）在含水层最大综合调蓄能力下,研究区2019年10月1日～2050年12月31日内开采量为26.8亿m3（0.86亿m3/a）,且地下水位相对稳定,可作为区域地下水资源的可持续开发利用量。含水层最大综合调蓄能力,并不等同于物理意义上的调蓄空间,对地下水开发利用与管理具有更明确的指导意义。 （5）基于含水层综合最大调蓄能力得到的研究区地下水可开采量为0.86亿m3/a;而利用水量均衡法得到的研究区地下水可开采量为0.99亿m3/a,二者较为接近,采用含水层最大调蓄能力作为地下水可开采量是可行的。